汽车发动机-柴油机混合气形成和燃烧讲解.ppt

第六章 柴油机混合气形成和燃烧 §6-1 柴油机热功转换的特点 §6-2 柴油机的燃烧过程 §6-3 燃油喷射和雾化 §6-4 混合气的形成和燃烧室 §6-5 燃烧过程的影响因素 §6-6 柴油机的排放控制技术 §6-1 柴油机热功转换的特点 柴油机以??，?循环热效率。 混合气形成和燃烧特点： 混合气形成时间极短； 混合气空间时间分布极不均匀； 燃料喷射过程和燃烧过程同时存在。 质调节：?输出功，?喷油量 ；?喷射期间?，散热损失；反之极短时间内快速喷射燃烧?粗暴; ? 发动机性能?放热功率?喷油规律?混合气形成 §6-2 燃烧过程 一、燃烧阶段的划分 由示功图分为四个阶段： 1、着火延迟期（?i） ：喷油开始~压力脱离压缩线； 混合气形成的物理过程： 喷雾?分散?蒸发?汽化?混合 化学过程：局部可燃混合气先期化学反应?自燃。 ?i?，dp/d??，NOx?，粗暴 影响因素：燃料的十六烷值?，?i?； 温度、压力?， ?i?； 凡是改善蒸发雾化条件均使?i? 2、速燃期：压力脱离压缩线~最高压力点pz 在?i内形成的可燃混合气同时燃烧?预混合燃烧 特点：p、T ?，pz?13MPa以上，影响NOx 评价粗暴程度：平均压力升高率 影响因素：?i内形成的可燃混合气量? ?i内喷入量 3、缓燃期：最高压力点~最高温度点 喷射过程结束，边喷边燃烧?扩散燃烧阶段； 主要影响碳烟排放。 特点：空气量减少，燃烧产物?，活塞?，燃烧缓慢 不均匀混合气的燃烧?空燃比偏大，才有可能 完全燃烧?空气利用率低 ?，PL，比重量汽油机。 影响因素：混合气形成速度?燃料与空气的扩散速度 燃烧室内气流特性及强度?燃烧室。 4、补燃期：Tmax~基本燃烧完 释放总放热量的95%~99%时，补燃期结束。 燃烧时间短促，混合气不均匀； ?膨胀中燃烧?后燃； 高速大负荷时严重。 特点：p?,气缸V ??散热损失?，排温?； 热效率? ? 尽可能减小补燃期 二、燃烧放热规律： 放热速率随时间（曲轴转角）变化规律； ?组织燃烧过程的关键?影响性能、排放。 瞬时放热率：燃烧过程中任一时刻，单位时间内（每度曲轴转角）燃烧所放出的热量。 由能量守恒律和热一定律 ： 累计放热率x： 从燃烧过程开始至任一时刻为止燃烧所放出的累积 热量与每循环燃料燃烧总热量之比。 影响因素：燃烧室结构，及其内部气流状态； 喷射方式——高压喷射，先导喷射等 工质的做功能力： 燃烧期间工质质量m变化很小，故令 控制燃烧过程?放热规律的三要素： 燃烧始点?喷射时刻； 放热规律曲线形状?喷射规律； 燃烧持续时间?扩散速率 三、柴油机的有害排放物和振动噪声 CO和HC的生成机理与汽油机相同，但?a1，缝隙激冷效应小，故其排放小。 柴油机有害排放物：NOx, PM, 且二者矛盾。 CO2 1) NOx的生成机理: 根据燃料及其混合气形成方式分为： 热力NO(Themal NO)和快速NO（Prompt NO） 热力NO产生条件：高温、富氧、滞留时间?汽油机 快速NO生成条件：浓混合气?燃烧火焰带内化学平衡浓度的O、OH等活性中心为主的中间生成物、燃料中的碳和氢生成的碳氢化合物，以及HCN、CN、NH等中间反应物参与反应的结果 。 热力NO是在火焰下游区产生； 快速NO是在火焰带前急速生成，对温度依赖性小，与混合气浓度直接相关，快速NO的生成速度比热力NO快。 危害：1）与HC一起产生光化学烟雾——植物枯死 2）破坏地球大气层（O3层） 2）碳烟的生成机理 1．碳烟的生成过程 碳烟：可溶性有机成分（SOF）和不可溶成分； 由燃烧时生成的含碳粒子 及其表面上吸附的多种有 机物组成。 生成过程： 高温环境下?热分解形成 低级碳氢化合物?没有与空气 再接触的部分最终变成微粒。 生成条件：高温缺氧； 缺氧：空燃比为5.25~5.65的比较浓的狭窄范围； ?接近火焰?高温缺氧； ?部分氧化和热分解 ?生成各种低级不饱和烃类 ?脱氢、聚合成碳核(2nm)